专题09 理想变压器模型---2023-2024学年高二物理同步模型易点通（人教版2019选择性必修第二册）

专题09 理想变压器模型 一．理想变压器的动态电路分析 1.电压、电流、功率的制约关系 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝。 (2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝(只有一个副线圈时)。 当负载电阻R的阻值增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R的阻值减小时，I2增大，则I1相应增大。因此，在使用变压器时不能使变压器副线圈短路。 (3)功率制约：P2决定P1，P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为零，P1为零。 2.动态电路两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，顺序是R→I2→P2→P1→I1。 (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1。 二．原线圈含电阻的变压器问题 1.负载与原线圈串联，如图甲所示。 负载会分担一部分电压，原线圈两端的电压U1＝U－UR，流过负载的电流等于原线圈中的电流，有＝，＝。 2.负载与原线圈并联，如图乙所示。 负载会分流，原线圈两端的电压U1＝U，流过原线圈的电流I1＝I－IR，有＝，＝。 三．有多个副线圈的变压器 如图所示，S1、S2都闭合 (1)电压关系：＝＝。 (2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3。 (3)功率关系：P1＝P2＋P3。 【模型演练1】（23-24高二上·浙江杭州·期末）如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，有关图中各表的读数变化判断正确的是（　　） A．A2读数变小 B．A1读数变大 C．V1读数变大 D．V3读数不变 【方法总结】理想变压器动态问题的处理方法 (1)抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率P2决定输入功率P1。 (2)抓住三个解题关键： ①把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化情况。 ②根据闭合电路欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化。 ③根据理想变压器的变压规律、变流规律和功率规律判定原线圈电流的变化及输入功率的变化。 【模型演练2】．（23-24高二上·江西鹰潭·期末）理想变压器原、副线圈a、b的匝数之比为，原线圈接在的交流电源上，副线圈中“20V 20W”的灯泡L恰好正常发光，电阻，电压表V为理想电表。则下列推断正确的是（　　） A．原线圈的输入电压为150V B．交变电流的频率为100Hz C．电压表V的示数为 D．消耗的功率小于消耗的功率 【模型演练3】（23-24高二下·全国·课时练习）如图甲所示，一个理想变压器，两线圈的匝数分别为n1和n2，原线圈的输入功率和副线圈的输出功率分别为P1和P2，输入电压和输出电压分别为U1和U2，原线圈的电流和副线圈的电流分别为I1和I2，请思考下列问题： （1）原、副线圈中的功率有什么关系？ （2）原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？ （3）如图乙所示，功率、电压和电流与匝数有什么关系？ 一、单选题 1．（2023高二下·全国·期末）如图，变压器是理想变压器，电压表、为理想电表，定值电阻、阻值之比为。在a、b端输入电压有效值不变的正弦交流电，、消耗的功率之比为，则电压表、示数之比为（    ） A． B． C． D． 2．（23-24高二下·江苏·阶段练习）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为u=220sin100πt（V），定值电阻R1的阻值为60Ω，电阻箱R2的初始阻值为20Ω，灯泡L阻值恒为20Ω。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为A B．逐渐增大R2的阻值，R1功率逐渐变大 C．当R2=60Ω时，副线圈功率达到最大 D．若将R1换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为110V 3．（23-24高二下·辽宁·开学考试）在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器，电流表为理想电表。电源输出电压u随时间t按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．当时，电流表的示数为1A B．当时，电源的输出功率为32W C．滑片P向下移动时，电流表示数增大 D．滑片P向上移动时，流过的电流增大 4．（23-24高二下·北京西城·开学考试）街头变压器通过降压给用户供电的示意图如图所示。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时